用于选择性H2S去除的混合溶剂调配物制造技术

一种处理包括硫化氢(H2S)的油气流的方法，其包含用胺和物理溶剂的水溶液处理气流，所述物理溶剂当以相同质量比与胺或胺混合物混合时，显示至少约20的介电常数，其中所述胺的pKa为至少约9.0且所述胺沸点为至少200℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及适用于从油气井流提取酸性气体的溶剂。更确切地说，本专利技术涉及提取硫化氢气体的溶剂调配物和方法。
技术介绍
衍生自天然气储层、石油或煤的流体流通常含有大量杂质形式的酸性气体，例如二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二硫化碳(CS2)、氰化氢(HCN)、羰基硫(COS)或硫醇。这些流体流可以是气体，来自页岩热解的烃气、合成气体等，或液体，如液化石油气(LPG)和液化天然气(NGL)。用于去除酸性气体的各种组合物和方法是已知的且描述在文献中。已众所周知用胺水溶液处理气态混合物来去除这些酸性气体。通常，胺水溶液目前在吸收塔中在低温或高压下反向接触包含酸性气体的气态混合物。胺水溶液通常含有烷醇胺，如三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、单乙醇胺(MEA)、二异丙醇胺((DEPA)或2-(2-氨基乙氧基)乙醇(有时称为二甘醇胺或DGA)。在一些情况下，促进剂与链烷醇胺组合使用，例如如USP4,336,233；4,997,630；和6,337,059中所公开的哌嗪和MDEA，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。或者，EP0134948公开混合酸与所选的碱性物质(如MDEA)以提供增强的酸性气体去除。已显示如3-二甲基氨基-1，2-丙二醇(DMAPD)的叔胺在从气态混合物去除CO2中有效，参见USP5,736,115。另外，在特定方法，例如乙醇胺法(GirbotolProcess)中，已显示叔胺在去除H2S中有效，但显示高温下减少的容量，例如参见《有机胺-乙醇胺法(OrganicAmines-GirbotalProcess)》，Bottoms，R.R.，石油科学(TheScienceofPetroleum)，第3卷，OxfordUniversityPress，1938，第1810-1815页。尤其重要的是从来自油气井的流体流去除包括硫化氢的硫基污染物(由于这些气体的高度有毒的性质)。已作出选择性去除硫基化合物的某些尝试。相比于CO2，如MDEA的叔烷醇胺本质上对于硫化氢更具选择性。由于对硫化氢和二氧化硫排放越来越严格的规格，需要能够相对于CO2选择性地去除硫化氢以及将气体处理到极低H2S含量(即10ppmv)的水性烷醇胺调配物。EP01,134,948公开使用低pKa酸添加剂(低于7)以增强硫化氢的选择性去除。所述技术旨在更改烷醇胺溶剂的蒸气液体平衡特征以实现处理气体中的较低硫化氢量。US4,892,674公开使用重度受阻烷醇胺盐作为MDEA气体处理溶剂的添加剂以相比于单独的MDEA增强硫化氢相对于CO2的选择性去除。此技术为使用重度位阻胺和基于MDEA的溶剂的低pKa酸添加剂的组合。US2010/0288125公开使用膦酸添加剂以增强硫化氢选择性去除。本专利技术的前提为膦酸添加剂优于已知硫酸和磷酸添加剂。用叔烷醇胺水溶液(如水和MDEA混合物)实现的硫化氢选择率受到二氧化碳与水的水解反应限制。因此需要用不具有针对CO2的反应性的溶剂置换此类混合物中的一些或全部水。此调整的前提为硫化氢选择率将通过使CO2水解最小化而增加。US4,545,965公开一种在基本上无水(＜2重量％水)溶液中使用叔胺与有机溶剂以选择性去除硫化氢的方法。公开的混合物展示相比于烷醇胺水溶液改进的选择率。此方法依赖于基本上低的水浓度(＜2重量％)、具有低介电常数的溶剂和具有低pKa的胺。US4,085,192公开一种使用烷醇胺和环丁砜的水性混合物去除硫化氢的方法。优选的胺为二异丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺。所述专利技术受DIPA对于H2S的有限选择率(相对于CO2)困扰，因为DIPA为仲胺。然而，基于MDEA的混合调配物显示低酸性气体携带容量。US4,405,585公开一种使用位阻胺和物理溶剂(优选溶剂为环丁砜)的水性掺合物选择性去除硫化氢的方法和调配物。此方法依赖于具有低介电常数的位阻胺。另外，重度位阻烷醇胺的商业有用性在某种程度上受到其难以制备所限制，如由专利公开案WO2005/081778A2所例示。US5,705,090公开使用聚乙二醇和甲基二乙醇胺的水性掺合物选择性去除硫化氢的混合调配物。基于MDEA的混合调配物显示低酸性气体携带容量。另外，聚乙二醇显示相当低的介电常数。Amisol方法(Kohl和Nielsen，第1231页)使用甲醇和胺的水性掺合物以选择性去除硫化氢。胺包括显示低蒸气压和低介电常数的二异丙基胺(DIPA)和二乙胺以及不相对于CO2对H2S更具选择性的二乙醇胺(DEA)。WO86/05474公开选择性去除硫化氢的混合溶剂。胺包括叔胺和位阻胺。物理溶剂包括二醇、二醇酯、二醇醚和N-甲基吡咯烷酮。这些溶液为无水的(＜5重量％水)。用叔烷醇胺水溶液(如水和MDEA混合物)实现的选择率受到二氧化碳与水的碱催化水解反应限制。已知硫化氢选择率可通过用并不与二氧化碳反应的物理溶剂置换此类混合物中的一些或全部水改进。尽管减少水改进选择率，也已显示其显著减少溶剂携有酸性气体的容量。此限制阻止混合溶剂在选择性硫化氢应用中发现广泛应用。我们预测克服容量限制的混合溶剂调配物将提供优于叔烷醇胺水溶液的性能。尽管以上处理溶液有效，其各自具有减损选择性提取含硫气体的限制。因此，需要并入最小量的水且能够在低到中酸性气体分压下携带高浓度的酸性气体的调配物和方法。
技术实现思路
描述一种从包含硫化氢和二氧化碳的气体混合物去除含硫气体的方法，其包含使混合物与包括具有至少约9.0的pKa的叔胺或位阻胺、当与本专利技术的胺以相同质量比混合时能够提供多达60且至少约24且优选地约30到约45的介电常数的物理溶剂的液体吸收剂组合物接触。相同质量比意思是当相同重量或质量的胺与相同质量或重量的物理溶剂混合时，获得所需介电常数。水是为了在使用叔胺洗涤溶剂时从酸性气流去除CO2的重要组分。在叔胺的情况下，在胺与CO2之间不发生直接反应(参见下文的方案)。R3N+H2O+CO2→HCO3-+R3NH+在叔胺的情况下，需要存在至少一个水分子以产生质子化胺碳酸氢盐。本专利技术的混合溶剂对于酸性气体的容量为溶剂中的气体的物理和化学溶解度的组合。对于低压到中压应用，主要贡献将来自化学溶解度。酸性气体与胺的反应产物为在极性溶剂中较好地溶剂化的离子。因此，离子产物的越来越有利的溶合自由能将允许较高的酸性气体携带容量。我们假设具有较高极性的混合溶剂混合物将显示对于酸性气体增强的化学溶解度。评估此类调配物的极性的适用指标为介电常数，其将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理包含硫化氢(H2S)的油气流的方法，所述方法包含：用包含有效地选择性去除H2S的胺和物理溶剂的水溶液处理所述气流，其中当胺和以与所述胺质量比相同的物理溶剂混合时，显示至少约20的介电常数，其中所述胺的pKa为至少约9.0且所述胺沸点为至少200℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.30 US 61/897，6781.一种处理包含硫化氢(H2S)的油气流的方法，所述方法包含：
用包含有效地选择性去除H2S的胺和物理溶剂的水溶液处理所述气流，其中当胺和以与
所述胺质量比相同的物理溶剂混合时，显示至少约20的介电常数，其中所述胺的pKa为至少
约9.0且所述胺沸点为至少200℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述胺溶液的pKa为约9.0到11.0。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述胺选自由以下组成的群组：3-二甲基氨基-1，
2-丙二醇(DMAPD)、3-二乙基氨基丙烷-1，2-二醇(DEAPD)、2-羟甲基-2-二甲基氨基丙烷-1，
3-二醇(DMTA)、2-羟甲基-2-二乙基氨基丙烷-1，3-二醇(DETA)、2-羟甲基-2-甲氨基丙烷-
1，3-二醇(MTA)和2-甲基-2-羟乙基氨基丙醇(ETA)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理溶剂以约5重量％到60重量％的浓度存在
且25℃下的所述介电常数在约30到65范围内。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述物理溶剂选自甘油、乙二醇、环丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·拉罗什，G·帕迪拉，J·R·道达尔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US